Làm thế nào để bạn phát hiện lão hóa trong máy biến áp ngâm dầu?

Máy biến áp ngâm dầu là tài sản quan trọng và tồn tại lâu dài trong hệ thống điện. Tuy nhiên, giống như tất cả các thiết bị, chúng trải qua quá trình lão hóa mà cuối cùng có thể làm tổn hại đến độ tin cậy và an toàn. Chủ động phát hiện lão hóa là điều cần thiết để duy trì thông tin, lập kế hoạch kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa những thất bại thảm khốc.
Tại sao phát hiện lão hóa?
Vật liệu cách điện chính trong máy biến áp ngâm dầu là dầu cách điện và vật liệu cách nhiệt rắn gốc xenlulo (giấy, bìa). Lão hóa làm suy giảm các vật liệu này, làm giảm độ bền điện môi và tính toàn vẹn cơ học của chúng. Sự xuống cấp không được kiểm soát có thể dẫn đến giảm khả năng tải, phóng điện một phần và cuối cùng là hỏng điện môi.

Phương pháp phát hiện khóa:

Phân tích dầu cách điện (Chất lỏng chẩn đoán chính):

Phân tích khí hòa tan (DGA): Đây là nền tảng của việc giám sát tình trạng máy biến áp. Khi vật liệu cách nhiệt bị suy giảm nhiệt và điện, chúng tạo ra các khí đặc trưng hòa tan trong dầu. Các loại khí chính bao gồm:

Hydro (H?): Chỉ báo chung về sự phóng điện cục bộ hoặc sự cố nhiệt.

Metan (CH?), Êtan (C?H?), Ethylene (C?H?): Chủ yếu biểu thị sự phân hủy nhiệt của dầu (tương ứng ở nhiệt độ thấp, trung bình, cao).

Acetylen (C?H?): Chỉ báo mạnh về đứt gãy hồ quang hoặc nhiệt độ rất cao (> 700°C).

Carbon Monoxide (CO) và Carbon Dioxide (CO?): Các chỉ số chính về sự xuống cấp cách nhiệt cellulose (giấy), đặc biệt là lão hóa nhiệt và quá nhiệt. CO/CO tăng? mức độ là dấu hiệu lão hóa đáng kể.

Phân tích hợp chất Furanic: Sự phân hủy của vật liệu cách nhiệt cellulose tạo ra các hợp chất hóa học cụ thể gọi là furan (ví dụ, 2-Furfuraldehyde). Đo nồng độ furan trong dầu cung cấp đánh giá định lượng, trực tiếp về mức độ tổn thất trùng hợp (DP) trong giấy, tương quan trực tiếp với độ bền cơ học và điện môi còn lại của nó.

Độ axit (Số trung hòa): Sự lão hóa của cả dầu và xenlulo tạo ra các sản phẩm phụ có tính axit. Số lượng axit tăng làm tăng tốc độ phân hủy của cả dầu và giấy, tạo thành một vòng phản hồi. Theo dõi độ axit là rất quan trọng.

Độ ẩm Nội dung: Nước là một máy gia tốc mạnh mẽ của cellulose lão hóa và làm giảm sức mạnh điện môi. Việc theo dõi độ ẩm trong dầu (và ước tính mức độ trong lớp cách nhiệt rắn) là rất quan trọng. Giấy lão hóa cũng giải phóng nước bị ràng buộc.

Độ bền điện môi /Điện áp phá vỡ: Đo khả năng chịu ứng suất điện của dầu. Các sản phẩm phụ bị ô nhiễm và lão hóa có thể làm giảm giá trị này.

Sức căng bề mặt (IFT): Đo sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm cực và các sản phẩm phụ lão hóa hòa tan trong dầu. IFT giảm cho thấy ô nhiễm và/hoặc suy thoái dầu tiến triển.

Thử nghiệm điện:

Power Factor /Dissipation Factor (Tan Delta): Đo tổn thất điện môi trong hệ thống cách điện (dầu và rắn). Hệ số công suất ngày càng tăng cho thấy chất lượng cách nhiệt suy giảm do độ ẩm, ô nhiễm hoặc các sản phẩm phụ lão hóa làm tăng độ dẫn điện.

Winding Resistance: Trong khi chủ yếu để phát hiện các vấn đề tiếp xúc, những thay đổi đáng kể theo thời gian đôi khi có thể tương quan với sự xuống cấp.

Phân tích đáp ứng tần số (FRA): Chủ yếu phát hiện biến dạng cơ học (dịch chuyển, lỏng lẻo) trong cấu trúc cuộn dây. Mặc dù không phải là biện pháp lão hóa hóa học trực tiếp nhưng lão hóa nghiêm trọng có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cơ học, có khả năng được FRA phát hiện.

Dòng điện phân cực/khử cực (PDC) /Đo điện áp phục hồi (RVM): Các kỹ thuật phản ứng điện môi tiên tiến này cung cấp thông tin chi tiết về độ ẩm và tình trạng lão hóa của lớp cách điện xenlulo, bổ sung cho phân tích furan.

Hồ sơ kiểm tra và bảo trì vật lý:

Kiểm tra trực quan (Nội bộ khi có thể): Trong quá trình kiểm tra nội bộ (ví dụ: sau khi xử lý dầu hoặc để sửa chữa), kiểm tra trực tiếp lõi, cuộn dây và các bộ phận cấu trúc có thể tiết lộ các dấu hiệu lão hóa vật lý như giấy giòn, cặn bùn, ăn mòn hoặc theo dõi carbon.

Kiểm tra dầu: Kiểm tra trực quan của dầu cho rõ ràng, màu sắc (tối có thể chỉ ra lão hóa), và sự hiện diện của trầm tích hoặc bùn.

Lịch sử tải: Xem xét các đặc tính tải lịch sử, đặc biệt là các giai đoạn quá tải, cung cấp bối cảnh về ứng suất nhiệt mà vật liệu cách nhiệt gặp phải.

Hồ sơ nhiệt độ hoạt động: Nhiệt độ hoạt động cao được duy trì tăng tốc đáng kể tốc độ lão hóa của cellulose.

Một cách tiếp cận tích hợp là cần thiết:

Không có thử nghiệm đơn lẻ nào cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh về trạng thái lão hóa của máy biến áp ngâm dầu. Việc phát hiện hiệu quả dựa trên chiến lược giám sát dựa trên điều kiện:

Đường cơ sở: Thiết lập các giá trị ban đầu thông qua thử nghiệm toàn diện sau khi vận hành thử hoặc dịch vụ chính.

Xu hướng: Thực hiện các xét nghiệm thường xuyên (đặc biệt là DGA, furan, độ ẩm, độ axit, hệ số công suất) và phân tích kết quả theo thời gian. Những sai lệch đáng kể so với xu hướng cơ bản hoặc đã được thiết lập là những chỉ số lão hóa quan trọng.

Tương quan: Kết quả tham khảo chéo từ các thử nghiệm khác nhau. Ví dụ, CO/CO tăng? và furan tăng mạnh xác nhận sự thoái hóa cellulose. Độ ẩm cao kết hợp với độ axit cao làm tăng tốc độ lão hóa.

Phân tích của chuyên gia: Giải thích các tập dữ liệu phức tạp, đặc biệt là các mẫu DGA và kết quả kết hợp, đòi hỏi chuyên môn. Các tiêu chuẩn ngành (IEC, IEEE, CIGRE) cung cấp các hướng dẫn, nhưng bối cảnh là chìa khóa.

Phát hiện lão hóa trong máy biến áp ngâm dầu là một quá trình nhiều mặt tập trung vào phân tích dầu thường xuyên, phức tạp (DGA, furan, độ ẩm, độ axit) được hỗ trợ bởi chẩn đoán điện quan trọng (hệ số công suất, phản ứng điện môi) và dữ liệu theo ngữ cảnh (tải, nhiệt độ, kiểm tra). Bằng cách triển khai và định hướng một cách có hệ thống các phương pháp này, người vận hành có thể đánh giá chính xác tình trạng tài sản của mình, đưa ra quyết định sáng suốt về việc bảo trì (như tân trang hoặc sấy dầu), quản lý rủi ro và tối ưu hóa thời gian sử dụng hữu ích còn lại của các thành phần quan trọng này của lưới điện. Giám sát thận trọng là chìa khóa để đảm bảo độ tin cậy và an toàn liên tục của máy biến áp ngâm dầu cũ.